Stephanie Kwolek

 

/   Tomasz Pospieszny   /

Stephanie Louise Kwolek była amerykańską chemiczką polskiego pochodzenia, która kierując zespołem naukowców doprowadziła do wynalezienia kevlaru – niezwykle wytrzymałego i ważnego w przemyśle polimeru.

 

Stephanie Kwolek w wieku 3 lat, Audiovisual Collections and Digital Initiatives Department, Hagley Museum and Library, Wilmington, DE 19807

 

Nellie Kwolek, ok. 1920, Audiovisual Collections and Digital Initiatives Department, Hagley Museum and Library, Wilmington, DE 19807

Rodzicami przyszłej uczonej byli John Kwolek (Jan Chwałek) i Nellie (Eleonora z domu Zajdel) Kwolek, którzy wyemigrowali z Polski będąc młodymi ludźmi. Stephanie urodziła się 31 lipca 1923 roku na przedmieściach Pittsburgha w New Kensington w Pensylwanii. Jej ojciec będący z zamiłowania przyrodnikiem uczył córkę poznawania świata. Z kolei matka pracująca jako krawcowa rozbudziła w córce zainteresowanie projektowaniem ubiorów. Niezwykłe dzieciństwo skończyło się, gdy Stephanie skończyła dziesięć lat, bowiem wtedy zmarł jej ojciec.

W 1946 ukończyła chemię na Margaret Morrison Carnegie College w Carnegie Mellon University w Pittsburghu. Jej marzeniem były studia medyczne. Niestety sytuacja materialna nie pozwoliła Stephanie na wymarzone studia. Postanowiła więc dorobić jako chemik w firmie DuPont (istnieje od 1802 roku, dziś jeden z największych koncernów chemicznych na świecie). Do jej obowiązków należało badanie związków chemicznych wykorzystywanych w produkcji różnego rodzaju włókien tworzących nowe tkaniny. Od początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku Kwolek pracowała nad otrzymaniem lekkiego, ale bardzo wytrzymałego materiału. Uczona prowadziła wówczas badania nad poli(p-fenylenotereftalamidem) i polibenzamidem. W wyniku eksperymentów w 1964 roku Kwolek otrzymała nowe włókna, które charakteryzowały się między innymi: dużą sztywnością i lekkością, odpornością na działanie związków chemicznych (za wyjątkiem mocnych kwasów i zasad), temperaturą użytkowania 160–210o C, a także dużą wytrzymałością właściwą – aż pięciokrotnie większą niż stal, dziesięciokrotnie niż aluminium i trzykrotnie niż włókna szklane. Ponadto nie przewodziły prądu, nie topiły się i nie były palne. Po latach uczona przyznała – Nigdy w życiu nie spodziewałabym się, że ten mały ciekły kryształ może się przekształcić w coś takiego. Dziś kevlar otrzymuje się w wyniku reakcji polikondensacji chlorków kwasów dikarboksylowych z aminami aromatycznymi np. z dichlorku kwasu tereftalowego i p-fenylodiaminy. Kevlar jest wykorzystywany w produkcji hełmów i kasków, kamizelek kuloodpornych, ognioodpornych rękawic, kombinezonów astronautycznych, kajaków czy telefonów komórkowych.

 

Stephanie Kwolek i Paul Morgan w trakcie demonstracji liny nylonowej, maj 1960, Audiovisual Collections and Digital Initiatives Department, Hagley Museum and Library, Wilmington, DE 19807

 

Stephanie Kwolek za wynalezienie kevlaru, a także lycry i spandexu otrzymała National Inventors Hall of Fame (1995), National Medal of Technology (1996), Perkin Medal (1997) czy Lemelson-MIT Prize (1999). Otrzymała także doktoraty honorowe Worcester Polytechnic Institute (1981), Clarkson University (1997) I Carnegie Mellon University (2001). Była autorką 28 patentów.

Paul Morgan, Herbert Blades i Stephanie Kwolek w laboratorium DuPont, styczeń 1977, Audiovisual Collections and Digital Initiatives Department, Hagley Museum and Library, Wilmington, DE 19807

W 1986 roku przeszła na emeryturę, ale nadal pozostała konsultantką naukową DuPont, National Research Council i National Academy of Sciences. Uczyła także licealistów chemii, działała na rzecz większego udziału kobiet w nauce. Jej pasją było ogrodnictwo i szycie. Uczona całe swoje życie zawodowe poświęciła pracy nad włóknami sztucznymi. Nigdy nie wyszła za mąż, w 1969 roku zmarła jej matka. Kwolek straciła wówczas jedyną najbliższą sobie osobę.

Stephanie Kwolek zmarła 18 czerwca 2014 roku w wieku dziewięćdziesięciu lat w szpitalu Wilmington, w stanie Delaware.

Vera Rubin i ciemna materia

 

/   Tomasz Pospieszny   /

 

Vera Florence Cooper Rubin należy do grona najwybitniejszych uczonych, którzy nie zostali docenieni przez Szwedzką Akademię Nauk. Była amerykańską astrofizyczką, której badania nad szybkością rotacji galaktyk dały dowód na istnienie ciemnej materii. W „The New York Times” pisano, że jej prace dla współczesnej astronomii były początkiem zmian na skalę kopernikańską.

Vera (z prawej) i jej siostra Ruth z babcią, [za:] https://dtm.carnegiescience.edu/remembering-vera
Vera Rubin urodziła się 23 lipca 1928 roku w Filadelfii w Pensylwanii. Jej rodzice byli żydowskimi imigrantami — ojciec Philip Cooper miał Polskie korzenie (urodził się w Wilnie). Do czasu ślubu z Rose Applebaum pochodzącą z Mołdawii pracował jako inżynier w Bell Telephone. Vera miała dwie starsze siostry. Rodzina była mocno zżyta, a rodzice przywiązywali wagę do edukacji córek. W 1938 roku rodzina przeniosła się do Waszyngtonu. To właśnie tutaj dziesięcioletnia Vera po raz pierwszy zainteresowała się astronomią – z wielką fascynacją obserwowała nocne niebo. Moi rodzice byli bardzo, bardzo pomocni, poza tym, że nie lubili, gdy nie spałam całą noc – wspominała. Wspólnie z ojcem zbudowała pierwszy prymitywny teleskop, który umożliwiał jej oglądanie meteorytów. Po latach wspominała – Już wtedy bardziej interesowało mnie pytanie niż odpowiedź. Od wczesnych lat młodzieńczych byłam przekonana, że żyjemy w bardzo ciekawym świecie.

W 1944 roku ukończyła Coolidge Senior High School i nie słuchając nauczycieli, którzy radzili jej, aby wybrała studia artystyczne, podjęła studia licencjackie w Vassar College, na której kiedyś wykładała pierwsza kobieta astronom – Maria Mitchell. Cztery lata później, jako jedyna kobieta–absolwentka, otrzymała licencjat z astronomii. Postanowiła dalej kształcić się na Uniwersytecie w Princeton. Niestety jej podanie zostało odrzucone, gdyż… była kobietą!

 

Vera i Bob w dniu ślubu — 25 czerwca 1948 roku, [za:] https://dtm.carnegiescience.edu/remembering-vera

Latem 1947 roku rodzice przedstawili ją Robertowi (Bobowi) Rubinowi. Kształcił się na oficera marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych i studiował chemię na Uniwersytecie Cornell. Był od niej starszy o dwa lata. Rok później Vera poślubiła Roberta, który prowadził już badania na Uniwersytecie Harvarda. Właśnie ze względu na męża, nie zdecydowała się na podjęcie pracy na tym samym uniwersytecie. W końcu wybrała Uniwersytet Cornell. Co znamienne, prace badawcze prowadziła wychowując jednocześnie czworo dzieci: Davida (ur. 1950), Judith Young (1952–2014), Karla (ur. 1956) i Allan (ur. 1960). Cała czwórka poszła w ślady rodziców i wybrała karierę naukową. David i Allan zostali doktorami geologii, Judith astronomii, a Karl matematyki.

 

Vera Rubin w Parku Narodowym Rocky Mountain z dziećmi. Od lewej: Karl, Dave, Allan, Vera i Judy, 1961, z albumu rodzinnego Allana Rubina, [za:] https://whyy.org/segments/son-of-vera-rubin-reflects-on-her-life-and-impact/

W 1951 roku Rubin obroniła magisterium, w trakcie którego badała ruchy galaktyk. Wytłumaczyła wówczas, w jaki sposób galaktyki oddalają się od siebie. Jej mistrzami byli między innymi Hans Bethe i Richard Feynman. W wieku dwudziestu trzech lat rozpoczęła pracę nad rozprawą doktorską na Uniwersytecie Georgetown. Jej promotorem został George Gamow – wybitny fizyk jądrowy i kosmolog, autor hipotezy powstawania pierwiastków oraz doskonałego cyklu książek o Panu Tompkinsie. Rubin  obroniła pracę doktorską w 1954 roku. Uczona wykazała w niej, że galaktyki skupiały się razem tworząc gromady, a nie były losowo rozmieszczane we Wszechświecie, co było wówczas dość kontrowersyjnym pomysłem.

Przez kolejne lata zajmowała różne stanowiska akademickie – była wykładowcą matematyki i fizyki w Montgomery College, asystentką astronoma, następnie ponownie wykładowcą i w końcu adiunktem na Uniwersytecie Georgetown. W 1963 roku rozpoczęła roczną współpracę z Geoffreyem i Margaret Burbidge’ami, podczas której dokonała pierwszych obserwacji rotacji galaktyk przy użyciu 82-calowego teleskopu w Obserwatorium McDonald.

 

Vera Rubin w Obserwatorium Lowell przy teleskopie Flagstaff, obok niej w kasku Kent Ford – jej długoletni współpracownik, 1965, z albumu rodzinnego Allana Rubina, [za:] https://whyy.org/segments/son-of-vera-rubin-reflects-on-her-life-and-impact/

Vera chcąc uniknąć kontrowersyjnych dziedzin astronomii, obejmujących między innymi badania nad kwazarami i ruchem galaktycznym, skupiła się na rotacji i zewnętrznych obszarach galaktyk. Wraz z Kentem Fordem z Carnegie Institution w Waszyngtonie zaczęła mierzyć prędkość gwiazd na obrzeżach Wielkiej Mgławicy Andromedy. Uczeni uważali, że tak jak planety w Układzie Słonecznym gwiazdy bardziej oddalone od masywnego centrum poruszają się wolniej. Z zaskoczeniem odkryli, że prędkość bliższych i dalszych gwiazd jest taka sama. Rubin zmierzyła dodatkowo krzywe rotacji ponad dwustu innych galaktyk. Za każdym razem wyniki pomiarów były takie same. Doprowadziło to uczoną do dwóch wniosków – albo prawo grawitacji nie działa, albo galaktyki są otoczone tzw. ciemną materią. Gwiazdy muszą być zatem przyciąganie przez coś, co ma ogromną masę i jest bardzo rozległe, a czego nie widać w teleskopach. Jej pierwsze publikacje z lat siedemdziesiątych ubiegłego stulecia zostały przyjęte z niedowierzaniem (podobnie jak magisterium i doktorat). Dopiero w latach osiemdziesiątych astrofizycy musieli przyznać jej rację – w galaktykach istnieje nieznana materia, która nie emituje i nie pochłania światła oraz ma masę aż dziesięć razy większą niż łącznie wszystkie gwiazdy widoczne w teleskopach. Dziś wiadomo, że ciemna materia stanowi dziewięćdziesiąt procent materii Wszechświata i jest wykrywana przez wywoływane efekty grawitacyjne. W 1999 roku laureat Nagrody Nobla z fizyki amerykański astrofizyk Saul Perlmutter powiedział – Wszechświat zrobiony jest głównie z ciemnej materii i ciemnej energii i nie wiemy, czym jest każda z nich. Sama uczona w 2000 roku wyjaśniła – W galaktyce spiralnej, stosunek ciemnej do jasnej materii wynosi jeden do dziesięciu. To prawdopodobnie taki sam stosunek jak naszej ignorancji do wiedzy. Wyszliśmy już co prawda z przedszkola, ale jesteśmy dopiero w trzeciej klasie.

 

Wielka Galaktyka Andromedy (M31), fot. M. Nyklewicz / Astro Niki, [za:] https://www.crazynauka.pl/wielka-galaktyka-andromedy-sam-mozesz-zrobic-takie-zdjecie/

Rubin była Żydówką, jednak nie widziała konfliktu pomiędzy nauką, a religią. W udzielonym kiedyś wywiadzie powiedziała – W moim życiu nauka i religia są oddzielone. Jestem Żydówką, więc religia jest dla mnie rodzajem kodeksu moralnego i rodzajem historii. Staram się prowadzić naukę w sposób moralny i uważam, że najlepiej byłoby, gdyby nauka była postrzegana jako coś, co pomaga nam zrozumieć naszą rolę we Wszechświecie.

Vera Rubin, fot. M. Godfrey, [za:] https://dtm.carnegiescience.edu/remembering-vera
Uczona otrzymała wiele prestiżowych nagród, między innymi: Henry Norris Russell Lectureship Prize (1994), Złoty Medal Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (1996), Bruce Medal (2003), Medal Jamesa Craiga Watsona (2004). Przyznano jej także doktoraty honorowe Harvard University, Yale University, Smith College, Grinnell College i … Princeton University. Jej imieniem została nazwana planetoida (5726) Rubin.

Vera Rubin zmarła w wieku osiemdziesięciu ośmiu lat w nocy 25 grudnia 2016 roku w wyniku powikłań związanych z demencją. Przeżyła męża o osiem lat. Prezes Carnegie Institution, gdzie wykonywała większość swoich badań, nazwał ją skarbem narodowym.

 

 

W 2011 roku powiedziała — Moje życie było ciekawą podróżą. Zostałam astronomką, ponieważ nie wyobrażałam sobie życia na Ziemi bez próby zrozumienia, jak działa Wszechświat. I nie ulega wątpliwości, że Vera Rubin zrozumiała.

 

Literatura zalecana:

[1] K. Jepsen, Vera Rubin, Giant of Astronomy, „Symmetry”, 01–07–2020.

[2] V. Rubin, Bright Galaxies, Dark Matters. Masters of Modern Physics, Woodbury, New York City: Springer Verlag/AIP Press,1997.

[3] A. Lightman, R. Brawer, Origins: The Lives and Worlds of Modern Cosmologists, Harvard University Press (1992).

[4] P. Frances (ed.), Encyklopedia Wszechświata. Astronomia, Planety, Galaktyki, Mapy nieba, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006.

[5] D. Filkin, Wszechświat Stephana Hawkinga. Opisanie Kosmosu, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 1998.

 

Rosalyn Sussman Yalow

 

/   Tomasz Pospieszny  /

 

Urodziłam się 19 lipca 1921 w Nowym Jorku i zawsze tam mieszkałam i pracowałam, za wyjątkiem trzech i pół lat, kiedy studiowałam na Uniwersytecie Illinois. Być może moim najwcześniejszym wspomnieniem jest to, że byłam upartym, zdeterminowanym dzieckiem. Przez lata moja mama mówiła mi, że wielkim szczęściem jest to, że zdecydowałam się robić rzeczy dopuszczalne, bo gdybym wybrała inaczej, nikt nie zawróciłby mnie z obranej przeze mnie ścieżki.

Tak pisała o sobie Rosalyn Yalow amerykańska fizyczka, która za swoje pionierskie prace związane ze stworzeniem radioimmunologicznych metod wykrywania białek oraz badań związanych z hormonami peptydowymi otrzymała w 1977 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Uczona przyszła na świat 19 lipca 1921 roku. Po skończeniu szkoły średniej zdecydowała się na studiowanie fizyki, która pasjonowała ją bez reszty. Ponieważ była niezwykle uparta i wytrwała osiągnęła swój wymarzony cel. W 1945 roku obroniła doktorat z fizyki. Samodzielną pracownię fizyczną urządziła z byłego pomieszczenia dozorcy tworząc pierwszą w USA pracownię badającą radioizotopy. Dwa lata wcześniej poślubiła Aarona Yalowa, z którym miała dwoje dzieci Benjamina i Elannę. Warto podkreślić, że najważniejsza w jej życiu była rodzina, której poświeciła się bez reszty. Jest to o tyle zaskakujące, że w pracy zawodowej osiągnęła bardzo wiele. Może to potwierdzać tylko jej twórczy geniusz.

Od 1947 pracowała w Bronx Veterans Administration Hospital, gdzie zajmowała się zastosowaniem radioizotopów w medycynie. Ściśle współpracowała z Solomonem Bersonem, z którym łączyła ją także serdeczna przyjaźń. Znajomi uczonych twierdzili, że potrafią oni porozumiewać się telepatycznie. Potrafili godzinami rozmawiać o nauce i swoich badaniach. Ich wspólnym sukcesem jest opracowanie testu radioimmunologicznego (RIA) polegającego na wykrywaniu reakcji antygenu z odpowiadającym mu przeciwciałem w oparciu o pomiar radioaktywności izotopu znakującego jeden składnik reakcji – albo antygen albo przeciwciało. Pierwsze testy polegały na badaniu poziomu insuliny w cukrzycy. Szybko jednak test został rozszerzony na inne klasy związków. Uczeni nigdy nie zgodzili się opatentować swojego odkrycia. Badania Yalow i Solomona przyczyniły się w znaczący sposób do rozwoju endokrynologii.

Uczona cieszyła się ogromnym szacunkiem studentów i współpracowników. Sama zdawała sobie sprawę z wagi swoich badań. Podobno przypuszczała, że może otrzymać Nagrodę Nobla, dlatego z tej okazji corocznie w grudniu miała przygotowaną butelkę szampana. Kiedy w 1972 roku na atak serca zmarł Berson Yalow robiła wszystko, aby świat nie zapomniał o jej towarzyszu naukowej przygody. Po jego śmierci walczyła także o własne samodzielne uznanie w świecie nauki – w ciągu czterech lat opublikowała 60 prac naukowych! Własne laboratorium nazwala Laboratorium Badawczym Solomona Bersona. W ten sposób w każdej kolejnej publikacji pojawiało się nazwisko Solomona obok jej. W końcu praca Yalow została doceniona. W 1977 roku otrzymała Nagrodę Nobla. Co znamienne jest to jedyny przypadek w historii, kiedy nagrodę wręczono jedynemu żyjącemu członkowi zespołu badawczego.

Recenzja — „Nieuporządkowane życie planet”

 

Myślę, że każdy z nas kiedyś zastanawiał się jaki jest Wszechświat? Jak powstał? Co spowodowało (a może kto), że jesteśmy tu gdzie jesteśmy? Pytania dotyczące gwiazd, planet i Układu Słonecznego są wciąż aktualne i niezwykle intrygujące. Na wiele z nich odpowiada książka Nieuporządkowane życie planet (angielski tytuł The Secret Lives of Planets). Jej autorem jest znawca tematu, brytyjski astronom Paul Murdin — emerytowany profesor Uniwersytetu Cambridge i pracownik Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. Autor w zaskakująco intrygujący sposób opowiada o planetach i ich satelitach. Co ważniejsze robi to w sposób niezwykły – traktuje jak dobrych przyjaciół z ich własnymi historiami i osobowościami. Od pierwszych wersów książki widać, że Autor jest pasjonatem astronomii. Czytając jego książkę w wyobraźni rysują się opisywane historie. W moim odczuciu recenzowana książka jest lekturą obowiązkową dla wszystkich zafascynowanych Wszechświatem.

Książka liczy 351 stron i składa się z 16 rozdziałów, słownika (ta część nazywa się Układ Słoneczny w pigułce) oraz kalendarium. W Rozdziale 1. otrzymujemy porządną dawkę (chociaż skondensowaną) informacji związanych z badaczami Wszechświata. Można powiedzieć, że pełni on rolę Wstępu. W rozdziale tym profesor Murdin napisał: W 2009, kiedy piszę tę książkę, znanych jest 3800 planet krążących wokół gwiazd innych niż Słońce (to tak zwane planety pozasłoneczne). Planety są najwyraźniej czymś pospolitym. […] Nie ulega wątpliwości, że „pospolitośćˮ planet zaskakuje. Przynajmniej mnie.

Kolejne rozdziały książki poświęcone są wszystkim planetom Układu Słonecznego, ale, co znamienne, profesor Murdin nie ograniczył się tylko do planet. Poznajemy również historie związane z ziemskim Księżycem, marsjańskimi meteorytami, Ceres (planetą, która nie urosła), księżycami Jowisza (Io, Europa, Kallisto i Ganimedes), księżycami Saturna (Tytan, Enceladus) czy wreszcie Plutonem etc. Każdy rozdział rozpoczyna się podstawowymi informacjami (czymś w postaci tabeli) związanymi z klasyfikacją, odległością od Słońca, okresem orbitalnym, średnicą, okresem obrotu, średnią temperaturą powierzchni i… tajemnicą (swoistym komentarzem planety czy satelity – bywa, że jest to wyznanie, żal, wdzięczność, pretensja czy obsesja) omawianego obiektu. Warto podkreślić, że w książce znajduje się wiele interesujących i w moim odczuciu mało znanych cytatów, które sprawiają, że treść staje się fascynująca. Opisane historie związane z odkryciami i badaniami astronomicznymi dodatkowo zwiększają walory książki i zachęcają do pogłębiania wiedzy. Autor przedstawia też wiele anegdot, mitów czy zabobonów i umiejętnie łączy je z najnowszymi osiągnięciami nauki. Historie z przeszłości i teraźniejszości sprawiają, że otrzymujemy pełen obraz Układu Słonecznego. Wszystkie bardziej skomplikowane terminy pojawiające się w tekście są zawsze wyjaśnione w sposób prosty i co najważniejsze rzetelny. Lektura książki jest bardzo interesująca. Sądzę, że każdy znajdzie w jej treści coś co go zaskoczy. Czytelnik dowie się między innymi dlaczego Pluton został „zdegradowanyˮ z pozycji planety, że na księżycu Saturna – Tytanie – znajdują się jeziora wypełnione płynnym metanem i że Mars był kiedyś niebieski.

Jedynym mankamentem, który sprawił, że czułem niedosyt podczas lektury książki to brak ilustracji i fotografii. Myślę, że w zdecydowany sposób materiał ikonograficzny podniósłby walory książki.

Nie można się nie zgodzić z opinią, że książka Paula Murdina poświęcona jest cudom i dziwom astronomii. Nieuporządkowane życie planet na długo pozostanie w mojej pamięci i wyobraźni.

 

Piękniejsza Strona Nauki dziękuje za egzemplarz recenzencki.

Tomasz Pospieszny

Paul Murdin, Nieuporządkowane życie planet, Wydawnictwo Muza SA, Warszawa 2020.